[实用新型]一种基于sigma-delta调制器的电容-数字转换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数字转换电路。

背景技术

现有的基于sigma-delta调制器的电容-数字转换电路，因为不同于电阻构成的电桥，直流信号是不能通过电容的，因此需要给电桥加上一定的激励信号，激励信号可以是连续变化信号或者也可以是开关信号；接着通过预放大器将电容值的变化转换为电压值的变化并且提供一定的增益，来减小后续电路的压力，预放大器可以采用连续工作的结构，如斩波放大结构、开关电容结构等；最后通过一个由sigma-delta调制器和数字滤波器组成的高精度数模转换器，即用数字输出的形式来反映出电容值的变化。但是，采用这种形式的基于电容型惠斯通电桥的数字转换电路，无论采用连续工作结构还是开关电容结构，在电路的实现上都较为复杂。

发明内容

发明目的：为了在电路实现上更为简单，本实用新型提出了一种基于sigma-delta调制器的电容-数字转换电路。

技术方案：一种基于sigma-delta调制器的电容-数字转换电路，其特征在于：该电路包括一个由被检测电容构成的惠斯通电桥电路，一个由至少一阶的积分器、两个反馈电容、一个量化器组成的sigma-delta调制器；

所述被检测电容构成的惠斯通电桥电路包括：四个端口：端口A、端口B、端口C、端口D；端口C与第一反馈电容Cf1相接，端口D与第二反馈电容Cf2相接；其中第一反馈电容Cf1还有一个端口X，第二反馈电容Cf2还有一个端口Y；

所述积分器包括：四个端口：端口E、端口F、端口G、端口H；端口E和端口F分别通过开关与被检测电容构成的惠斯通电桥电路的端口C和端口D相连；

所述量化器包括；三个端口：端口I、端口J、端口K；端口I和端口J分别与积分器的端口G和端口H相连；端口K与第一反馈电容Cf1的端口X以及第二反馈电容Cf2的端口Y相连。

为了实现高精度的数字转换功能，一种基于sigma-delta调制器的电容-数字转换电路，其特征在于，工作方式包括以下步骤：

（1）被检测电容构成的惠斯通电桥电路的端口A和端口B接入电压+V和-V；被检测电容构成的惠斯通电桥电路的端口C和端口D与积分器的端口E和端口F断开，并且接入一电压V_cm；

（2）端口A和端口B的接入电压-V和+V；被检测电容构成的惠斯通电桥电路的端口C和端口D与积分器的端口E和端口F连接，并且断开电压V_cm；同时第一反馈电容Cf1的端口X和第二反馈电容Cf2的端口Y接入电压V_cm；

（3）被检测电容构成的惠斯通电桥电路的端口A和端口B接入电压+V和-V；被检测电容构成的惠斯通电桥电路的端口C和端口D与积分器的端口E和端口F断开，并且接入一电压V_cm；第一反馈电容Cf1的端口X和第二反馈电容Cf2的端口Y根据量化器端口K的输出电压极性，接入一个与其极性相反、电压值为V的电压；

（4）重复步骤（2）和（3）。

有益效果：本实用新型通过提出一种基于sigma-delta调制器的电容-数字转换电路，针对现有技术中出现的电路实现高复杂度，提出了一种反馈电容加上sigma-delta调制器的简单电路实现方法。

附图说明

图1为本实用新型被检测电容构成的惠斯通电桥电路的端口示意图。

图2为本实用新型积分器的端口示意图。

图3为本实用新型量化器的端口示意图。

图4为本实用新型采用二阶积分器实现电容到数字信号的转换电路。

图5为控制信号P1、P2、D、P1·D以及的时序关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本实用新型公布了一种基于sigma-delta调制器的电容-数字转换电路，其特征在于：该电路包括一个由被检测电容构成的惠斯通电桥电路，一个由至少一阶的积分器、两个反馈电容、一个量化器组成的sigma-delta调制器；

如图1所示，所述被检测电容构成的惠斯通电桥电路包括：四个电容：Cs1、Cr1、Cs2、Cr2；四个端口：端口A、端口B、端口C、端口D；端口A从电容Cr1和Cs2间引出，端口B从电容Cs1和Cr2间引出，端口C从电容Cr1和Cs1间引出，端口D从电容Cr2和Cs2间引出；

如图2所示，所述积分器包括：四个端口：端口E、端口F、端口G、端口H；积分电容Ci；